KR20140137417A - Hollow fiber membrane module - Google Patents
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Abstract
액밀성이 우수하고, 용착 부분의 접합 강도가 높아서 효율적으로 생산할 수 있는 구조를 구비한 중공사막 모듈을 제공한다. 중공사막 다발(4)과, 상기 중공사막 다발(4)을 수납하는 본체 케이스(3)와, 상기 중공사막 다발(4)을 본체 케이스 단부의 내벽에 고정하기 위한 막 고정층(5)과, 케이스 개구 단부에 부착되는 피처리액의 도입구(6) 또는 도출구(7)를 갖는 헤더(8, 9)를 구비하고 있다. 상기 헤더(8, 9)와 본체 케이스(3)를 전체 둘레에 걸쳐서 적어도 2개소의 영역에 있어서 초음파 용착하는 것으로서, 본체 케이스 외주의 측면과 헤더의 내측면을 전체 둘레에 걸쳐서 초음파 용착하는 조인트 디자인으로서 셰어 조인트를 사용하고, 본체 케이스의 단면과 헤더의 내측면을 전체 둘레에 걸쳐서 초음파 용착하는 조인트 디자인으로서 버트 조인트를 사용한다.Provided is a hollow fiber membrane module having a structure that is excellent in liquid tightness and high in bonding strength of a welded portion and can be efficiently produced. A membrane fastening layer 5 for fastening the hollow fiber membrane bundle 4 to the inner wall of the end portion of the main body case 4, a main body case 3 for housing the hollow fiber membrane bundle 4, And a header (8, 9) having an inlet (6) or outlet (7) for the liquid to be treated attached to the opening end. The ultrasonic welding of the headers 8, 9 and the main body case 3 in at least two areas over the entire circumference is performed by ultrasonic welding the side surface of the main body case and the inner side surface of the header over the entire circumference. A butt joint is used as a joint design in which a sheath joint is used and the end face of the main body case and the inner side face of the header are ultrasonic welded all over the periphery.
Description
본 발명은 중공사막 모듈에 관한 것이며, 특히 혈액 정화, 혈장 분리기 등에 적합한 중공사막 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a hollow fiber membrane module, and more particularly, to a hollow fiber membrane module suitable for blood purification, a plasma separator, and the like.
종래부터 널리 알려져 있는 바와 같이 혈액의 정화, 예를 들면 혈액의 투석을 위해 중공사막을 사용한 중공사막 모듈이 사용된다. 이러한 중공사막 모듈은 일단의 외주면에 처리액 입구 포트를 구비하고, 타단의 외주면에 처리액 출구 포트를 구비한 원통 형상의 본체 케이스와, 이 본체 케이스에 내부 삽입된 중공사막 다발과, 이 중공사막 다발을 단부에 있어서 본체 케이스 내벽에 고정하고 있는 막 고정층을 갖고, 본체 케이스의 개구 단부에 헤더가 고정되어 있다. 혈액의 투석에 사용할 때는 투석액(처리액)을 처리액 입구 포트로부터 도입하고, 처리액 출구 포트로부터 도출시킴으로써 본체 케이스 내에 유통시킴과 아울러 혈액(피처리액)을 헤더의 혈액 도입 포트로부터 통과시켜서 도출 포트를 향해서 중공사막 내를 유통시킴으로써 혈액의 투석을 행하고 있다.As is well known in the art, a hollow fiber membrane module using a hollow fiber membrane is used for purifying blood, for example, for dialysis of blood. The hollow fiber membrane module includes a cylindrical body case having a treatment liquid inlet port on an outer peripheral surface at one end and a treatment liquid outlet port at an outer peripheral surface of the other end, a hollow fiber membrane bundle inserted into the body case, And a film fixing layer which fixes the bundle at the end portion to the inner wall of the main body case, and a header is fixed to the opening end portion of the main body case. When the dialysis solution is to be used for dialysis of blood, a dialysis solution (treatment solution) is introduced from the treatment solution inlet port and is led out from the treatment solution outlet port so as to flow into the main body case and the blood (treatment solution) Dialysis of blood is performed by circulating the inside of the hollow fiber membrane toward the port.
이와 같은 투석 과정에 있어서 헤더와 본체 케이스의 접합부로부터 중공사막 모듈 내를 유통하는 피처리액(혈액)이 누출되는 일이 없도록 중공사막 모듈을 액밀하게 실링할 필요가 있다. 그 때문에 헤더와 본체 케이스를 초음파 용착을 사용해서 접합하는 방법이 널리 행해지고 있다. 초음파 용착에 의한 접합 방법은 공구 혼을 사용해서 헤더의 천면에 압력을 가하고, 헤더의 피용착 부분을 원통 형상의 본체 케이스의 피용착부에 접촉시키면서 초음파 진동을 부여함으로써 피용착부에 진동을 전달시켜 피용착부 끼리를 서로 발열, 용융시킴으로써 접합하는 방법이며, 기밀성, 액밀성이 필요한 용기이어도 안정되게 실링 가능한 점에서 널리 사용되고 있다.In such a dialysis process, it is necessary to liquid-tightly seal the hollow fiber membrane module so that the liquid to be treated (blood) flowing through the hollow fiber membrane module from the junction of the header and the main body case does not leak. Therefore, a method of bonding the header and the main body case using ultrasonic welding has been widely used. The bonding method by ultrasonic welding uses a tool horn to pressurize the head surface of the header and apply ultrasonic vibration while contacting the bonded portion of the header to the bonded portion of the cylindrical body case to transmit vibration to the bonded portion And the bonded portions are mutually heated and melted to be bonded to each other. This method is widely used because it can be stably sealed even in a container requiring airtightness and liquid tightness.
예를 들면, 특허문헌 1에는 본체 용기와 헤더를 본체 용기 외주부와 상기 헤더 내측 용해값부 사이에서 초음파 용착한 후, 끝이 가늘어지는 형상의 혼을 사용하여 상기 용해값부보다 상기 본체 용기의 중앙측의 상기 본체 용기의 사이드로부터 상기 헤더를 초음파 용착하는 접합 보강 방법이 개시되어 있다. 하지만, 특허문헌 1에 개시된 접합 보강 방법은 초음파 용착을 두번에 걸쳐 행할 필요가 있으며, 생산성이 낮아 효율적인 접합 보강 방법이라고는 할 수 없다.For example,
또한, 특허문헌 1에 개시된 방법은 도 7에 나타내는 바와 같이 본체 용기(31)와 헤더(32)를 33, 34의 2개소에서 초음파 용착하는 방법이지만 본체 용기(31)의 측면에 2개소의 초음파 용착부(33, 34)를 구비하고 있어도 헤더(32)의 혈액 도입 포트로부터 가압 하에서 도입되는 혈액이 헤더(32)와 막 고정층(35) 사이의 약간의 간극(36)에 침입하는 것을 억제할 수는 없다.The method disclosed in
본 발명은 종래의 기술이 갖는 이와 같은 부적합한 점을 감안해서 이루어진 것으로서, 그 목적은 액밀성이 우수하며, 용착 부분의 접합 강도가 높아 효율적으로 제조할 수 있는 구조를 구비한 중공사막 모듈을 제공하는 것에 있다.The present invention has been made in view of the above disadvantages of the prior art, and an object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module having a structure that is excellent in liquid tightness and high in bonding strength of a welded portion, It is on.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명자의 중공사막 모듈은 중공사막 다발과, 상기 중공사막 다발을 수납하는 본체 케이스와, 상기 중공사막 다발을 본체 케이스 단부의 내벽에 고정하기 위한 막 고정층과, 케이스 개구 단부에 부착되는 피처리액의 도입구 또는 도출구를 갖는 헤더를 구비하고, 상기 헤더와 본체 케이스를 전체 둘레에 걸치는 적어도 2개소의 영역에 있어서 초음파 용착함으로써 액밀 구조를 구비하고 있는 중공사막 모듈로서, 본체 케이스 외주의 측면과 헤더의 내측면을 전체 둘레에 걸쳐 초음파 용착하는 조인트 디자인으로서 셰어 조인트를 사용하고, 본체 케이스의 단면과 헤더의 내측면을 전체 둘레에 걸쳐 초음파 용착하는 조인트 디자인으로서 버트 조인트를 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.In order to achieve the above object, the hollow fiber membrane module of the present invention comprises a hollow fiber membrane bundle, a main body case for containing the hollow fiber membrane bundle, a membrane fixing layer for fixing the hollow fiber membrane bundle to the inner wall of the main body case end, And a header having an inlet or an outlet for an object to be treated adhered to the main body case, wherein the header and the main body case are ultrasonically welded in at least two areas extending over the entire periphery, As a joint design for ultrasonic welding the side surface of the outer periphery of the main body case and the inner side surface of the header over a whole circumference, a sheath joint is used and a butt joint is used to ultrasonic weld the end surface of the main body case and the inner side surface of the header. And the like.
또한, 여기에서 초음파 용착하는 것이란 당연하지만 조인트부에 기포나 크랙 등의 문제가 없는 상태에서 용착하는 것이며, 전체 둘레에 걸쳐 헤더의 내주면이 막 고정층과 접하고 있는 상태가 되는 것이다.In addition, it is natural that the ultrasonic welding is performed here, but the joint is welded in the state where there is no problem such as bubble or crack, and the inner peripheral surface of the header is in contact with the film fixing layer over the entire circumference.
상기 셰어 조인트에 있어서의 조인트의 폭에 높이를 곱함으로써 얻어지는 단면적은 0.3∼0.9㎟인 것이 바람직하고, 0.4∼0.7㎟인 것이 더욱 바람직하다. 0.3㎟미만에서는 접합하기 위해서 충분한 강도가 얻어지기 어려워진다. 한편, 0.9㎟를 초과하면 용융을 위해 필요한 에너지가 증가해서 용융하기 어려워진다. 또한, 셰어 조인트의 폭으로서는 0.25㎜ 이상인 것이 바람직하다. 0.25㎜ 미만이면 헤더의 셰어 조인트가 외주 방향으로 탄성 변형에 의해 열려버리고 헤더와 본체 케이스가 거의 겹치는 일 없이 실질적으로 용착되지 않는 경우가 있다.The sectional area obtained by multiplying the width of the joint in the above-described shear joint by the height is preferably 0.3 to 0.9
상기 버트 조인트의 최내주와 헤더의 내주면의 수평 방향의 거리는 0.5∼2.0㎜인 것이 바람직하고, 1.0∼2.0㎜인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 수평 방향의 거리가 짧을수록 버트 조인트에 의한 액밀성은 향상되지만 기술적인 제약으로부터 적어도 0.5㎜는 필요하다. 그러나 2.0㎜보다 길어지면 버트 조인트에 의한 액밀성의 향상을 기대할 수 없게 된다.The distance between the innermost periphery of the butt joint and the inner periphery of the header in the horizontal direction is preferably 0.5 to 2.0 mm, more preferably 1.0 to 2.0 mm. The shorter the distance in the horizontal direction, the better the liquid tightness by the butt joint, but at least 0.5 mm is required from the technical limit. However, if it is longer than 2.0 mm, improvement of the liquid tightness by the butt joint can not be expected.
상기 버트 조인트에 있어서의 다이렉터의 폭에 높이의 반분을 곱함으로써 얻어지는 삼각형의 면적은 0.05∼0.35㎟인 것이 바람직하고, 0.1∼0.2㎟인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 삼각형의 면적은 다이렉터에 있어서의 조인트부의 단면적을 의도하는 것이다. 이러한 면적이 0.05㎟ 미만에서는 헤더와 본체 케이스의 용융이 충분히 이루어지지 않고, 다이렉터가 케이스 단면에 압박되는 것뿐이며, 접합함에 충분한 강도가 얻어지지 않게 된다. 한편, 0.35㎟를 초과하면, 용융을 위해 필요한 에너지가 증가해서 다이렉터가 용융되기 어려워진다. 또한, 다이렉터의 선단 각도(도 2(b)의 θ1)는 40∼70°이면 선단에 응력이 집중하여 용융되기 쉬워지므로 바람직하다.The area of the triangle obtained by multiplying the width of the director in the butt joint by the half of the height is preferably 0.05 to 0.35
버트 조인트의 내주측 및 외주측의 양쪽에 수지 저류부를 갖는 것이 바람직하다. 이 수지 저류부에 용융된 수지를 받아들여서 양호하게 초음파 용착하기 위해서이다.It is preferable that the butt joint has resin reservoirs on both the inner circumferential side and the outer circumferential side. This is because the molten resin is received in the resin reservoir and ultrasonic welding is preferably performed.
중공사막 다발과, 상기 중공사막 다발을 수납하는 본체 케이스와, 상기 중공사막 다발을 본체 케이스 단부의 내벽에 고정하기 위한 막 고정층과, 케이스 개구 단부에 부착되는 피처리액의 도입구 또는 도출구를 갖는 헤더를 구비하고, 상기 헤더와 본체 케이스를 전체 둘레에 걸치는 적어도 2개소의 영역에 있어서 동시에 초음파 용착하는 중공사막 모듈을 제조하는 방법에 있어서 본체 케이스 외주의 측면과 헤더의 내측면을 전체 둘레에 걸쳐 셰어 조인트로 초음파 용착하고, 본체 케이스의 단면과 헤더의 내측면을 전체 둘레에 걸쳐 버트 조인트로 초음파 용착하는 것을 특징으로 하고 있다.A membrane-fixing layer for fixing the hollow fiber membrane bundle to the inner wall of the end portion of the main body case; and an inlet or outlet for introducing the liquid to be adhered to the case opening end, Wherein the side face of the outer periphery of the main body case and the inner side face of the header are bonded to the entire periphery of the main body case by ultrasonic welding in at least two areas extending over the entire periphery of the header and the main body case. Ultrasonic welding is carried out using a shear joint, and ultrasonic welding is carried out using a butt joint over the entire circumference of the end surface of the main body case and the inner surface of the header.
중공사막용 폴리머로 이루어지는 중공사막을 복수개 묶어서 본체 케이스에 삽입하고, 상기 본체 케이스 단부에 막 고정층 주형용 캡을 부착한 후, 막 고정층용 폴리머를 본체 케이스 단부에 주입해서 막 고정층을 형성함으로써 중공사막 다발을 본체 케이스에 고정하고, 상기 막 고정층이 고화된 후에 중공사막 다발의 양단면이 외측을 향해서 개구하도록 막 고정층을 일부 절제하고, 일부 막 고정층을 절제한 후의 본체 케이스와 헤더를 전체 둘레에 걸치는 적어도 2개소의 영역에 있어서 동시에 초음파 용착함으로써 제조되는 중공사막 모듈에 있어서 절제되지 않은 막 고정층의 단면에 헤더 내측면이 접하고 있는 것을 특징으로 한다.A plurality of hollow fiber membranes made of a polymer for hollow fiber membranes are bundled and inserted into a main body case, a membrane fixing layer cap is attached to the end of the main body case, and then a membrane fixing layer polymer is injected into the main body case end, The bundle is fixed to the main body case, the membrane-fixing layer is partially cut so that both end faces of the hollow fiber membrane bundle are opened outward after the film-fixing layer is solidified, and the main body case and the header Characterized in that the inner surface of the header is in contact with the end face of the membrane-immobilized layer not cut in the hollow fiber membrane module manufactured by ultrasonic welding at least two regions.
(발명의 효과)(Effects of the Invention)
본 발명에 의하면 액밀성이 우수하며, 용착 부분의 접합 강도가 높아서 효율적으로 제조할 수 있는 구조를 구비한 중공사막 모듈을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a hollow fiber membrane module having a structure that is excellent in liquid tightness and can be efficiently manufactured because the bonding strength of the welded portion is high.
도 1은 본 발명의 중공사막 모듈의 일실시형태를 예시하는 측단면도이다.
도 2(a)는 본 발명의 요부를 나타내는 도 1의 일부를 확대한 도면이며, 도 2(b)는 도 2(a)에 있어서 원으로 둘러싸인 부분을 확대한 도면, 도 2(c)는 헤더의 내측면과 접촉하는 막 고정층에 형성하는 역 테이퍼를 설명하는 도면이다.
도 3은 셰어 조인트의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 버트 조인트의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는 초음파 용착 장치를 예시하는 개략 측면도이다.
도 6은 본체 케이스의 단면에 캡을 장착한 상태를 나타내는 측단면도이다.
도 7은 특허문헌 1에 개시된 접합 보강 방법을 설명하기 위한 중공사막 모듈의 일례를 나타내는 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view illustrating one embodiment of the hollow fiber membrane module of the present invention.
Fig. 2 (a) is an enlarged view of a part of Fig. 1 showing a main part of the present invention, Fig. 2 (b) is an enlarged view of a part surrounded by a circle in Fig. And a reverse taper formed on the film-fixing layer in contact with the inner surface of the header.
3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a shear joint.
4 is a schematic sectional view showing an example of a butt joint.
5 is a schematic side view illustrating an ultrasonic welding apparatus.
6 is a side sectional view showing a state in which a cap is mounted on the end face of the main body case;
7 is a side cross-sectional view showing an example of a hollow fiber membrane module for describing a joint reinforcing method disclosed in
본 발명에 있어서의 중공사막 모듈을 적용할 수 있는 것으로서는 중공사막형 인공 신장으로 대표되는 혈액 투석기, 혈장 분리기, 혈장 성분 분리기, 혈액 여과기, 혈장 성분 흡착기, 인공 폐 및 엔도톡신 제거 필터 등의 의료용 모듈, 흡착 재를 충전한 흡착 모듈 및 여과 장치용의 모듈 등을 들 수 있다.The hollow fiber membrane module of the present invention can be applied to a medical module such as a hemodialyzer, a plasma separator, a plasma component separator, a blood filter, a plasma component adsorber, an artificial lung, and an endotoxin removing filter typified by a hollow fiber membrane type artificial kidney An adsorption module packed with an adsorbent material, and a module for a filtration device.
도면에 의거하여 본 발명의 중공사막 모듈의 일실시형태를 설명한다.One embodiment of the hollow fiber membrane module of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 중공사막 모듈을 혈액 투석기로서 사용하는 경우의 일실시형태를 나타내는 것으로서, 바람직한 실시형태나 예시는 이 경우에 한정되는 것이 아니다. 도 1에 있어서 중공사막 모듈은 그 길이 방향의 한쪽 단부의 부근에 처리액의 입구 포트(1)를 구비하고, 다른 쪽 단부의 부근에 처리액의 출구 포트(2)를 구비한 원통 형상의 본체 케이스(3)와, 이 본체 케이스(3)가 내부 삽입된 다수의 중공사막을 한방향으로 일치되어서 이루어지는 중공사막 다발(4)과, 이 중공사막 다발(4)을 각 단부에 있어서 본체 케이스(3)의 내벽에 고정하고 있는 막 고정층(5)을 갖는다. 또한, 본체 케이스(3)의 단부에는 피처리액인 혈액의 입구 포트(6)를 구비한 덮개체로서의 헤더(8)와 피처리액인 혈액의 출구 포트(7)를 구비한 덮개체로서의 헤더(9)가 초음파 용착부(10)에 의해 용착 고정되어 있다.FIG. 1 shows an embodiment in which the hollow fiber membrane module according to the present invention is used as a hemodialyzer, and preferred embodiments and examples are not limited thereto. 1, the hollow fiber membrane module has a treatment
본체 케이스와 헤더의 재질은 한정되는 것은 아니지만 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리사불화 에틸렌, 폴리카보네이트, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS) 등의 플라스틱이 사용된다. 열경화성 수지는 분자 구조가 3차원적이며, 한번 성형한 후에는 열을 가해도 용융되는 일은 없고, 한편 열가소성 수지는 쇄상 고분자이며, 성형 후에 열을 가하면 용융되는 특성이 있기 때문에 본 발명에 있어서는 열가소성 수지가 바람직하게 사용된다. 또한, 열가소성 수지는 비결정성 수지와 반결정성 수지로 분류되고, 비결정성 수지는 쇄상 고분자 결합을 하고 있지만, 반결정성 수지는 쇄상 고분자 결합의 일부가 규칙적인 분자 배열을 하고 있기 때문에 비결정성 수지는 반결정성 수지(예를 들면, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아세탈 등)보다 초음파 용착이 용이하다.Materials of the main body case and the headers are not limited, but plastics such as polypropylene, polyethylene, polyester, polysulfide ethylene, polycarbonate, and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) are used. Since the thermosetting resin has a three-dimensional molecular structure and is not melted even after heat is applied once, the thermoplastic resin is a chain polymer and melts when heat is applied after molding. Therefore, in the present invention, the thermoplastic resin Is preferably used. The thermoplastic resin is classified into an amorphous resin and a semi-crystalline resin, and the amorphous resin has a chain-like polymer bond. However, since the semi-crystalline resin has a regular molecular arrangement of a chain polymer bond, Ultrasonic welding is easier than that of a qualitative resin (e.g., polyamide, polyethylene, polypropylene, polyacetal, etc.).
중공사막 다발의 재질로서는, 예를 들면 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리프로필렌, 폴리술폰 등을 들 수 있다. 단, 폴리술폰과 같은 소수성 고분자만으로 투석 등에 사용되는 중공사막을 만들었을 경우, 구멍 지름의 컨트롤이 어려울 뿐만 아니라 소수성 때문에 혈소판 등의 혈액 성분이 부착하는 경우가 있고, 혈액 적합성에 부적합한 점이 있다. 따라서, 친수성 고분자를 함께 사용함으로써 상기 문제의 해결이 가능하다. 구체적으로는 미리 친수성 고분자를 조공제로서 제막 원액 중에 혼입하고, 일부의 친수성 고분자를 탈리시켜서 포어를 형성한 후, 남은 친수성 고분자로 동시에 폴리머 표면을 친수화하는 등 해서 이를 중공사막으로서 사용할 수 있다.Examples of the material of the hollow fiber membrane bundle include cellulose, cellulose derivatives, polymethylmethacrylate (PMMA), polypropylene, and polysulfone. However, when a hollow fiber membrane such as polysulfone is used for dialysis using only a hydrophobic polymer, control of the pore diameter is difficult, and blood components such as platelets adhere due to hydrophobicity, which is not suitable for blood compatibility. Therefore, the above problems can be solved by using hydrophilic polymers together. Specifically, the hydrophilic polymer may be previously incorporated as a pore forming agent in a stock solution to desorb a part of the hydrophilic polymer to form a pore, and then the surface of the polymer may be hydrophilized with the remaining hydrophilic polymer and used as the hollow fiber membrane.
이러한 친수성 고분자로서는, 예를 들면 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈 등이 사용되고, 단독으로 사용해도 좋고, 혼합해서 사용해도 좋다. 공업적으로 비교적 입수하기 쉽고, 임상 실적이 있으며, 혈액 적합성이 높은 점으로부터 폴리비닐피롤리돈이 바람직하다.As such a hydrophilic polymer, for example, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, polyvinylpyrrolidone and the like are used, and they may be used alone or in combination. Polyvinylpyrrolidone is preferable because it is industrially relatively easy to obtain, has clinical evidence, and has high blood compatibility.
또한, 막 고정층의 재질로서는 폴리우레탄, 실리콘, 에폭시 등의 고분자 재료, 바람직하게는 이들의 2액 혼합 경화형의 고분자 접착제를 들 수 있고, 원심성형(포팅) 등에 의해 제조할 수 있다.The material of the film-fixing layer may be a polymer material such as polyurethane, silicone, or epoxy, preferably a two-component mixture curing type polymer adhesive, and may be produced by centrifugal molding (potting) or the like.
상기한 재질로부터 중공사막 모듈을 제조하는 방법에 대해서 도 1에 의거하여 설명한다. 상기한 재질로부터 선택되는 중공사막용 폴리머로 이루어지는 중공사막을 복수개 묶고, 공지의 사출 성형법 등에 의해 성형한 본체 케이스(3)에 삽입하고, 본체 케이스(3)의 단부에 막 고정층(5) 주형용 캡(26)(예를 들면, 도 6 참조)을 부착한 후에 상기한 재질로부터 선택되는 막 고정층용 폴리머를 본체 케이스(3)의 단부에 주입하고, 막 고정층(5)을 형성함으로써 중공사막 다발(4)을 본체 케이스(3)에 고정한다. 막 고정층(5)이 고화된 후에 중공사막 다발(4)의 양단면이 외측을 향해서 개구하도록 막 고정층(5)을 일부 절제하고, 일부의 막 고정층을 절제한 후의 본체 케이스(3)의 양단부에 공지의 사출 성형법 등에 의해 성형한 헤더(8, 9)를 초음파 용착을 사용해서 액밀하게 부착해서 중공사막 모듈을 제조한다.A method of manufacturing a hollow fiber membrane module from the above materials will be described with reference to Fig. A plurality of hollow fiber membranes composed of a hollow fiber membrane polymer selected from the above materials are bundled and inserted into a
본 발명은 헤더와 본체 케이스를 전체 둘레에 걸치는 적어도 2개소의 영역에 있어서 초음파 용착함으로써 액밀 구조를 구비하고 있는 것을 중요한 특징으로 하고 있으며, 도 2(a)에 의거하여 본 발명의 중요한 특징을 설명한다. 이하의 설명에 있어서는 본체 케이스(3)와 헤더(9)를 초음파 용착하는 경우에 대해서 설명하지만 본체 케이스(3)와 헤더(8)를 초음파 용착하는 경우도 마찬가지이므로 중복 설명은 생략한다.The present invention is characterized in that a liquid-tight structure is provided by ultrasonic welding in at least two regions extending over the entire periphery of the header and the main body case, and an important feature of the present invention is described with reference to Fig. 2 (a) do. In the following description, the ultrasonic welding is applied to the
도 2(a)에 나타내는 바와 같이 본체 케이스(3)와 헤더(9)는 전체 둘레에 걸치는 셰어 조인트로 이루어지는 초음파 용착부(10a)와 버트 조인트로 이루어지는 초음파 용착부(10b)에 의해 액밀 구조로 된다. 또한, 이 초음파 용착부(10a)와 초음파 용착부(10b)는 동시에 초음파 용착함으로써 형성하는 것이 가능하며, 본 발명에 의하면 효율적으로 중공사막 모듈을 제조할 수 있다. 11과 12는 수지 저류부이며, 이 수지 저류부에 초음파 용착에 의해 용융한 수지를 받아 들일 수 있으므로 스무드하게 초음파 용착을 실행할 수 있다. 수지 저류부(11, 12)의 용량은 버트 조인트와 셰어 조인트의 형상에 의해 적정한 값이 다르기 때문에 특별히 규정하지 않지만 양쪽 조인트로부터의 용융 수지량을 저장할 수 있도록 적절하게 정해진다.As shown in Fig. 2 (a), the
초음파 용착에 의해 액밀 구조를 얻기에는 조인트 디자인이 매우 중요하다. 이 조인트 디자인에는 경사면에 의한 완전한 면접촉을 도모하는 스카프 조인트나, 진동 방향의 면접촉에 의해 조인트부에 균일한 발열이 얻어지는 비트 조인트나, 도 3에 나타내는 바와 같이 상기 스카프 조인트와 비트 조인트의 중간적인 조인트로서 혼의 세로 진동에 대하여 접촉면과 진동 방향이 동일 방향으로 가까워지기 때문에 용착면에 기포가 발생하기 어렵고, 액밀성이나 기밀성이 우수한 셰어 조인트나, 도 4에 나타내는 바와 같이 에너지 다이렉터를 사용한 조인트 디자인의 일종이며 다이렉터라고 불리는 삼각형의 돌기에 에너지를 집중시켜서 수지 용융 온도까지 극히 단시간에 승온시켜 효율 좋게 용착을 행하게 하는 것이 가능한 버트 조인트 등이 있다.Joint design is very important to obtain liquid-tight structure by ultrasonic welding. In this joint design, a scarf joint that provides complete surface contact with the inclined surface, a bit joint that provides uniform heat generation to the joint portion due to surface contact in the vibration direction, and a bit joint that is intermediate between the scarf joint and the bit joint As shown in Fig. 4, since the contact surface and the vibration direction are close to the same direction with respect to the longitudinal vibration of the horn as a joint, it is difficult to generate air bubbles on the welded surface and the joint joints using energy directors And a butt joint in which energy is concentrated on a projection of a triangle called a director to raise the temperature to a resin melting temperature in a very short time to enable efficient welding.
도 3에 있어서 H1은 용착값, C는 상하 워크의 클리어런스, I는 인터페어런스 치수를 나타내고, 도 4에 있어서 W는 다이렉터의 폭, H2는 다이렉터의 높이를 나타낸다. 또한, 버트 조인트는 형상적으로 단순하며, 접합부의 스페이스의 제약도 비교적 작아도 되는 등의 이점은 있지만 버트 조인트에 의한 세로 진동 용착법에서는 강력한 초음파 에너지를 발생시킬 수 없는 경우가 있다. 이에 비해서 셰어 조인트에서는 그와 같은 부적합은 없고, 강력한 초음파 에너지를 필요로 하는 반결정성 수지의 조인트 디자인으로서 셰어 조인트를 채용하면 높은 용착 강도와 액밀성을 얻는 것이 가능하다. 본 발명은 이러한 이점을 갖는 셰어 조인트와 버트 조인트를 병용함으로써 높은 접합 강도와 극히 우수한 액밀성을 구비할 수 있다.In Fig. 3, H1 represents the deposition value, C represents the clearance of the upper and lower workpieces, and I represents the interferance dimension. In Fig. 4, W represents the width of the director and H2 represents the height of the director. In addition, although the butt joint is advantageous in that it is simple in shape and that the space of the joint portion can be relatively small, strong ultrasonic energy can not be generated in the longitudinal vibration welding method using the butt joint. On the other hand, it is possible to obtain high weld strength and liquid tightness by adopting a shear joint as a joint design of a semi-crystalline resin requiring strong ultrasonic energy without such incompatibility in a shear joint. The present invention can have a high bonding strength and an excellent liquid tightness by using a sheath joint and a butt joint in combination with this advantage.
도 2(b)에 있어서 셰어 조인트의 폭(W2)은 0.25㎜ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 셰어 조인트의 폭(W2)에 높이(L2)를 곱함으로써 얻어지는 단면적은 상기한 이유에 의해 0.3∼0.9㎟인 것이 바람직하고, 0.4∼0.9㎟인 것이 보다 바람직하다.In Fig. 2 (b), the width W2 of the shear joint is preferably 0.25 mm or more. The cross sectional area obtained by multiplying the width W2 of the shear joint by the height L2 is preferably 0.3 to 0.9
도 2(a)에 있어서 버트 조인트로 이루어지는 초음파 용착부(10b)의 최내주와 헤더 내주면의 수평 방향의 거리(L)는 상기한 이유에 의해 0.5∼2.0㎜인 것이 바람직하다.In Fig. 2 (a), the distance L between the innermost periphery of the ultrasonic bonded
또한, 도 4에 있어서 다이렉터의 폭(W)에 높이(H2)의 반분을 곱함으로써 얻어지는 삼각형의 면적(버트 조인트의 조인트부의 단면적)은 상기한 이유에 의해 0.05∼0.35㎟인 것이 바람직하다.4, the area of the triangle (sectional area of the joint portion of the butt joint) obtained by multiplying the width W of the director by the half of the height H2 is preferably 0.05 to 0.35
또한, 본 발명의 중공사막 모듈은 중공사막용 폴리머로 이루어지는 중공사막을 복수개 묶어서 본체 케이스에 삽입하고, 상기 본체 케이스 단부에 막 고정층 주형용 캡(26)을 부착한 후, 막 고정층용 폴리머를 본체 케이스 단부에 주입해서 막 고정층을 형성함으로써 중공사막 다발을 본체 케이스에 고정하고, 상기 막 고정층이 고화된 후에 중공사막 다발의 양단면이 외측을 향해서 개구하도록 막 고정층을 일부 절제하고, 일부 막 고정층을 절제한 후의 본체 케이스와 헤더를 전체 둘레에 걸치는 적어도 2개소의 영역에 있어서 동시에 초음파 용착함으로써 제조된다. 이 제조 공정에 있어서 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 복수의 중공사막(4a)이 삽입되는 부분의 막 고정층(5)의 단면은 중공사막 다발(4)의 양단면이 외측을 향해서 개구하도록 절제되므로 이 절제 부분의 막 고정층(5)의 단면은 절제되지 않은 막 고정층(5)의 단면에 비해서 다소 거칠게 되어 있다. 그래서, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 헤더(9)의 내측면이 절제되지 않고 평활성을 구비하고 있는 막 고정층(5)의 단면에 접하고 있으면 액밀성을 더욱 향상시킬 수 있다. 막 고정층(5)의 평활성의 지표로서 표면의 바람직한 중심선 평균 조도(Ra)는 50㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 20㎛ 이하이다. 또한, 막 고정층(5)의 단면이 굴곡된 형상이면 접촉하는 헤더(9)의 내주면 사이에 간극이 발생하여 혈액이 침입해버린다. 이 때문에 헤더(9)의 내주면과 접촉하는 막 고정층(5)의 고저차는 전체 둘레에 걸쳐 100㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 헤더(9)의 내측면과 접촉하는 범위의 막 고정층(5)에 반경 방향의 외주측으로부터 중심측을 향해서 서서히 외측 방향을 향해서 넓어지는 역 테이퍼를 부여하면 헤더(9)와 막 고정층(5)의 반발력이 증가하여 혈액이 침입하는 것을 더욱 방지하기 쉬워진다. 바람직한 역 테이퍼의 각도(도 2(c)의 θ(△H/R))는 1∼10°이며, 보다 바람직하게는 2∼6°이다.In the hollow fiber membrane module of the present invention, a plurality of hollow fiber membranes made of a polymer for a hollow fiber membrane are bundled and inserted into a body case, a membrane fixing
상기한 바와 같이 본 발명의 중공사막 모듈에 있어서 헤더와 본체 케이스를 전체 둘레에 걸치는 적어도 2개소의 영역에 있어서 범용성이 우수한 셰어 조인트와 효율적인 버트 조인트를 사용해서 초음파 용착함으로써 액밀성을 향상시키고, 용착 부분의 접합 강도를 높일 수 있다. 도 7에 나타내는 바와 같이 종래의 헤더와 본체 케이스의 접합 방법으로는 헤더(32)와 막 고정층(35) 사이의 간극(36)으로의 혈액의 침입을 저지하기 위해서 이 부분의 헤더(32)측에 실링재로서의 환상 탄성체(37)가 삽입되어 있었지만 본 발명의 중공사막 모듈은 액밀성이 우수하므로 이러한 환상 탄성체(37)가 없어도 좋다.As described above, in the hollow fiber membrane module according to the present invention, ultrasonic welding is performed by using an excellent butt joint and an efficient butt joint having excellent versatility in at least two regions extending over the entire periphery of the header and the main body case to improve liquid tightness, The bonding strength of the portion can be increased. As shown in Fig. 7, in order to prevent the intrusion of blood into the
본 발명에서 사용할 수 있는 초음파 용착 장치는 한정되는 것은 아니지만 15㎑∼60㎑의 주파수의 장치가 바람직하다. 또한, 주파수 15㎑∼40㎑ 정도의 장치를 사용하면 진동이 피용착부에 전달되기 쉽기 때문에 양호한 전달 용착이 가능하다. 예를 들면, 도 5에 나타내는 바와 같은 장치를 예시할 수 있다. 도 5에 있어서 발진기(21)에서 발생한 신호를 받아서 진동자(22)가 진동하고, 혼(23)에 의해 진동이 소정의 진폭으로 증폭된다. 액추에이터(24)에 의해 혼(23)은 헤더(8)와 서로 밀어내고, 헤더의 천면을 가압한 상태로 도 1의 초음파 용착부(10)에 초음파 진동을 전달한다.The ultrasonic welding apparatus usable in the present invention is not limited, but an apparatus with a frequency of 15 kHz to 60 kHz is preferable. In addition, when a device having a frequency of about 15 kHz to 40 kHz is used, vibration can be easily transferred to the adherend, so that good transfer welding is possible. For example, an apparatus as shown in Fig. 5 can be exemplified. 5, the
헤더의 피용착부는 혼(23)에 의한 가압으로 본체 케이스(3)의 피용착부에 충돌한다. 또한, 가압을 가하면서 초음파 진동을 부여함으로써 피용착부끼리의 계면은 급속히 발열하고, 용융을 개시한다. 용융한 수지는 주변의 공간에 용해되기 시작한다. 또한, 압력과 초음파 진동을 가함으로써 피용착부가 용해되어 간다. 피용착부가 소망의 용해량에 도달한 후, 초음파 진동을 정지하면 피용착부의 냉각이 진행되고, 헤더(8)와 본체 케이스(3)가 고정된다.The adherend of the header collides with the adherend of the
가압력은 헤더 및 본체 케이스의 재질이나, 피용착부의 형상에 따라 적정한 값이 다르기 때문에 특별히 규정하지 않지만 일반적으로 직경 60㎜의 원통 용기의 전체 둘레를 용착하는 경우, 0.2∼0.6㎫ 정도의 가압력을 부여하는 경우가 많다. 또한, 헤더의 재질이 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌인 경우에 있어서는 가압력이 지나치게 크면 헤더의 변형이 발생하거나, 피용착부 이외가 발열하거나 하기 때문에 다른 재질에 비해서 저압에서 용착을 행함으로써 양호한 용착 결과를 얻을 수 있다.The pressing force is not particularly specified because the proper value is different according to the material of the header and the body case and the shape of the welded portion. Generally, when the entire circumference of a cylindrical container having a diameter of 60 mm is welded, a pressing force of about 0.2 to 0.6 MPa . In the case where the material of the header is polypropylene or polyethylene, if the pressing force is excessively large, deformation of the header may occur or heat other than the adherend may be generated. Therefore, have.
또한, 도 5에 있어서 중공사막 모듈은 수용대(25)로 유지되어 있다. 진동이 균일하게 전해지도록 이 도 5와 같이 중공사막 모듈을 수용대(25)로 유지함으로써 용착 결과를 안정시킬 수 있다. 용착기의 설치 방향은 혼이 본체 케이스보다 하방에 설치되는 경우나, 혼이 본체 케이스보다 상방에 설치되는 경우 등 특별히 규정하지 않지만 어느 경우도 헤더와 본체 케이스의 동축도를 맞춤으로써 용착 상태가 안정되기 때문에 바람직하다.In Fig. 5, the hollow fiber membrane module is held in the receiving
실시예Example
이하에 본 발명의 실시예를 설명하지만 본 발명은 하기의 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 범위를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 수정이나 변경이 가능하다.However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications and changes may be made without departing from the technical scope of the present invention.
(실시예 1)(Example 1)
전장이 285㎜, 동부 내경이 34.8㎜, 단부 내경이 44.2㎜, 단부 외경이 48.2㎜인 폴리프로필렌제 케이스(본체 케이스, 도 1의 부호 3 참조)에 내경 200㎛, 막 두께 40㎛의 폴리술폰제의 중공사막을 9,200개 묶은 중공사막 다발을 양단이 본체 케이스 단부로부터 각각 7㎜ 이상 돌출하도록 삽입하고, 상기 양단의 단면에 출력 80W의 탄산 가스 레이저를 소정의 패턴으로 조사하고, 중공사막 단면에 있어서의 중공부를 밀봉했다. 이어서, 본체 케이스의 양단에 캡(도 6의 부호 26 참조)을 장착하고, 본체 케이스의 전장의 반분의 위치를 회전 중심축으로 하고, 전장의 반분을 회전 반경으로 하도록 본체 케이스를 회전시킴으로써 발생한 원심력을 이용하여 처리액의 입구 포트(도 1의 부호 1 참조)와 처리액의 출구 포트(도 1의 부호 2 참조)로부터 주입한 우레탄 수지를 경화시켜서 본체 케이스의 양단에 막 고정층을 형성하여 중공사막 다발과 본체 케이스를 고정시켰다. 막 고정층은 케이스 단부에 있어서의 직경이 44.2㎜이며, 케이스 단부로부터 외측 방향 0.1㎜에 걸쳐서 직선적으로 직경 41㎜로 축경되고, 그 위치로부터 최대로 7.4㎜ 외측 방향으로 더 연장되어 있었다. 단, 본체 케이스 단부의 내주면 부근에는 케이스 단부로부터 외측 방향으로의 돌출량이 0.5㎜ 미만인 막 고정층 부분이 존재했다. 이와 같은 막 고정층을 본체 케이스의 단으로부터 외측 방향으로 0.5㎜의 위치에서 본체 케이스의 축방향과 직교하도록 절단하여 막 고정층 단면을 형성함과 아울러 중공사막을 개구시켰다. 그 후, 폴리프로필렌제의 헤더(도 1의 부호 8, 9 참조)와 본체 케이스를 주파수 20㎑, 가압력 0.35㎫, 용착 시간 0.7초, 유지 시간 1.0초의 조건으로 초음파 용착했다. 여기에서, 헤더의 내주면을 막 고정층 단면에 있어서의 절단된 면보다 외측의 비절단면, 즉 캡 내면에 의해 형성된 막 고정층면에 압박하면서 초음파 용착을 행했다. 절단시에 발생하는 굴곡 때문에 헤더 내주면을 절단면에 압박하면 부분적으로 간극이 발생하는 것을 고려한 것이며, 캡 내면에 의해 형성된 막 고정층면에 헤더 내주면을 압박함으로써 간극이 감소하고, 보다 밀착한 상태로 초음파 용착이 가능하다.A polypropylene case having an overall length of 285 mm, an inner diameter of 34.8 mm, an end inner diameter of 44.2 mm and an end outer diameter of 48.2 mm was attached to a case (
또한, 이 실시예에 있어서는 도 6에 나타내는 바와 같이 단면의 외주 부근의 일부가 본체 케이스단으로부터 외측 방향 0.5㎜까지 돌출하지 않는 형상의 캡(26)을 사용하고 있기 때문에 본체 케이스(3)의 단부로부터 외측 방향 0.5㎜의 위치에서 절단해도 상기 외주 부근은 절단되지 않고 캡 내면에 의해 형성된 막 고정층면이 그대로 남는다.In this embodiment, as shown in Fig. 6, since the
용착한 중간 제품을 해체한 결과, 헤더(도 2 (a)의 부호 9 참조)의 내주면 지름(D0)은 41.5㎜, 제 1 조인트부(도 2(a)의 부호 10b 참조)에 대해서는 선단지름(D1)은 44.6㎜, 용착 깊이(L1)는 0.5㎜, 용착 폭(W1)은 0.5㎜이며, 제 2 조인트부(도 2(a)의 부호 10a 참조)에 대해서는 내경(D2)은 47.4㎜, 용착 깊이(L2)는 1.2㎜, 용착 폭(W2)은 0.4㎜이며, 제 1 수지 저류부(도 2(a)의 부호 12 참조)는 폭 0.5㎜, 높이 1㎜이며, 제 2 수지 저류부(도 2(a)의 부호 11 참조)는 폭 0.9㎜, 높이 1㎜이었다(도 2(b) 참조). 제 2 조인트부의 조인트의 폭은 0.4㎜, 제 2 조인트부의 단면적은 0.48㎟, 제 1 조인트의 최내주와 헤더의 내주면의 수평 거리는 1.55㎜, 제 1 조인트부의 단면적은 0.125㎟이었다. 최후에 피처리액의 입구 포트(도 1의 부호 6 참조)와 출구 포트(도 1의 부호 7 참조), 처리액의 입구 포트(도 1의 부호 1 참조)와 출구 포트(도 1의 부호 2 참조)에 각각 마개체를 부착해서 포장하여 γ선 멸균을 행해서 유효막 면적이 1.5㎡가 되는 혈액 처리기를 완성시켰다.As a result of the disassembly of the welded intermediate product, the inner diameter D0 of the header (see numeral 9 in Fig. 2 (a)) was 41.5 mm, and the tip joint diameter (see reference numeral 10b in Fig. The welding depth W1 is 0.5 mm and the inner diameter D2 is 47.4 mm for the second joint portion (refer to 10a in Fig. 2 (a)). , The deposition depth L2 is 1.2 mm and the deposition width W2 is 0.4 mm and the first resin reservoir (see
이와 같이 해서 제조한 혈액 처리기의 처리액측에 투석액을, 피처리액측에 묵즙:생리식염수를 1:10의 비율로 혼합한 액체를 충전했다. 그 후, 처리액의 입구 포트(도 1의 부호 1 참조), 처리액의 출구 포트(도 1의 부호 2 참조), 피처리액의 출구 포트(도 1의 부호 7 참조)에 액밀하게 마개체를 부착하고, 피처리액의 입구 포트(도 1의 부호 6 참조)에 수동의 가압 펌프를 호스로 접속해서 가압 펌프로 혈액 처리기에 10㎪의 내압을 부여해서 10초 유지시키고, 헤더(도 1의 부호 8, 9 참조)와 막 고정층(도 1의 부호 5 참조)의 계면으로 액체의 침투가 확인될 때까지 내압을 10㎪씩 올리는 작업을 되풀이하고, 침투가 확인되었을 때의 내압을 침투 내압으로 했다. 이 평가를 상기한 바와 같이 해서 제조한 5개의 혈액 처리기의 각각에 대해서 실시하여 5회의 평균 내압 508㎪, 최소 내압 220㎪에서 침투가 보였다.A dialyzate solution was added to the treatment solution side of the blood treatment device thus prepared, and a liquid in which the solution to be treated was mixed with the ratio of bee: physiological saline at a ratio of 1:10 was filled. Thereafter, a liquid-tight substance (not shown) is supplied to an inlet port of the treatment liquid (see
(실시예 2)(Example 2)
전장이 285㎜, 동부 내경이 45.4㎜, 단부 내경이 54.8㎜, 단부 외경이 58.8㎜인 폴리프로필렌제의 본체 케이스에 내경 200㎛, 막두께 40㎛의 폴리술폰제의 중공사막을 16,000개 묶은 중공사막 다발을 양단이 본체 케이스 단부로부터 각각 7㎜ 이상 돌출하도록 삽입하고, 상기 양단의 단면에 출력 80W의 탄산 가스 레이저를 소정의 패턴으로 조사하고, 중공사막 단면에 있어서의 중공부를 밀봉했다. 이어서, 본체 케이스(도 1의 부호 3 참조)의 양단에 캡(도 6 참조)을 장착하고, 본체 케이스의 전장의 반분의 위치를 회전 중심축으로 하고, 전장의 반분을 회전 반경으로 하도록 본체 케이스를 회전시킴으로써 발생한 원심력을 이용하여 처리액의 입구 포트(도 1의 부호 1 참조)와 처리액의 출구 포트(도 1의 부호 2 참조)로부터 주입한 우레탄 수지를 경화시켜서 본체 케이스의 양단에 막 고정층을 형성하고, 중공사막 다발과 본체 케이스를 고정시켰다. 막 고정층은 케이스 단부에 있어서의 직경이 54.8㎜이며, 케이스 단부로부터 1㎜ 외측 방향에 걸쳐서 직경 54.8㎜인채로 외측 방향으로 연장되고, 그 위치로부터 0.1㎜ 외측 방향에 걸쳐서 직선적으로 51.6㎜로 축경되고, 그 위치로부터 최대로 6.4㎜ 외측 방향으로 더 연장되어 있었다. 단, 본체 케이스 단부의 내주면 부근에는 외측 방향으로의 돌출량이 1.5㎜ 미만인 막 고정층 부분이 존재했다. 이와 같은 막 고정층을 본체 케이스의 단으로부터 외측 방향으로 1.5㎜의 위치에서 본체 케이스의 축방향과 직교하도록 절단하여 막 고정층 단면을 형성함과 아울러 중공사막을 개구시켰다. 그 후, 폴리프로필렌제의 헤더(도 1의 부호 8, 9 참조)와 본체 케이스를 주파수 20㎑, 가압력 0.4㎫, 용착 시간 0.7초, 유지 시간 1.0초의 조건으로 초음파 용착했다. 이 실시예 2에서도 실시예 1과 마찬가지로 헤더의 내주면을 막 고정층 단면에 있어서의 절단된 면보다 외측의 비절단면, 즉 캡 내면에 의해 형성된 막 고정층면에 압박하면서 초음파 용착을 행했다.A polypropylene body case having an overall length of 285 mm, an inner diameter of 45.2 mm, an inner diameter of 54.8 mm and an outer diameter of 58.8 mm was hollowed with 16,000 hollow fiber membranes of an inner diameter of 200 탆 and a thickness of 40 탆 The desiccant bundle was inserted so that both ends thereof protruded at least 7 mm from the end of the main body case, and a carbon dioxide gas laser with an output of 80 W was irradiated to the end faces at the both ends in a predetermined pattern to seal the hollow portion in the end face of the hollow fiber membrane. Then, a cap (see Fig. 6) is attached to both ends of the main body case (see
용착한 중간 제품을 해체한 결과, 헤더(도 2(a)의 부호 9 참조)의 내주면 지름(D0)은 52.1㎜, 제 1 조인트부(도 2(a)의 부호 10b 참조)에 대해서는 선단 지름(D1)은 55.0㎜, 용착 깊이(L1)는 0.5㎜, 용착 폭(W1)은 0.5㎜이며, 제 2 조인트부(도 2(a)의 부호 10a 참조)에 대해서는 내경(D2)은 58㎜, 용착 깊이(L2)는 1.2㎜, 용착 폭(W2)은 0.4㎜이며, 제 1 수지 저류부(도 2(a)의 부호 12 참조)는 폭 0.4㎜, 높이 0.7㎜이며, 제 2 수지 저류부(도 2(a)의 부호 11 참조)에 대해서는 폭 1㎜, 높이 0.7㎜이었다(도 2(b) 참조). 제 2 조인트부의 조인트의 폭은 0.4㎜, 제 2 조인트부의 단면적은 0.48㎟, 제 1 조인트부의 최내주와 헤더의 내주면의 수평 거리는 1.45㎜, 제 1 조인트부의 단면적은 0.125㎟이었다. 최후에 피처리액의 입구 포트(도 1의 부호 6 참조)와 출구 포트(도 1의 부호 7 참조), 처리액의 입구 포트(도 1의 부호 1 참조)와 출구 포트(도 1의 부호 2 참조)에 각각 마개체를 부착해서 포장하고, γ선 멸균을 행해서 유효막 면적이 2.6㎡가 되는 혈액 처리기를 완성시켰다.As a result of disassembling the welded intermediate product, the inner diameter D0 of the header (see numeral 9 in Fig. 2 (a)) is 52.1 mm, and the inner diameter of the first joint portion (see 10b in Fig. The inner diameter D2 is 58 mm for the second joint portion (refer to reference numeral 10a in FIG. 2 (a)), the weld depth D1 is 55.0 mm, the weld depth L1 is 0.5 mm and the weld width W1 is 0.5 mm. , The deposition depth L2 is 1.2 mm and the deposition width W2 is 0.4 mm and the first resin reservoir portion (see
실시예 1과 마찬가지의 내압 테스트를 행한 결과, 5회의 평균 내압 262㎪, 최소 내압 130㎪에서 침투가 보였다.As a result of the pressure resistance test as in Example 1, permeation was observed at an average internal pressure of 262 kPa and a minimum internal pressure of 130 kPa five times.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
제 1 조인트부(도 2(a)의 부호 10b 참조)가 없는 이외에는 실시예 1과 같은 형상의 헤더를 사용하여 실시예 1과 마찬가지로 혈액 처리기를 완성시켰다. 제 2 조인트부의 조인트의 폭은 0.4㎜, 제 2 조인트부의 조인트의 폭에 높이를 곱함으로써 얻어지는 단면적은 0.48㎟, 제 2 조인트부의 최내주와 헤더의 내주면의 수평 거리는 2.95㎜이었다. 실시예 1과 마찬가지의 내압 테스트를 행한 결과, 5회의 평균 내압 30㎪, 최소 내압 0㎪에서 침투가 보였다.A blood processor was completed in the same manner as in Example 1 except that the first joint portion (refer to 10b in FIG. 2 (a)) was not used, and a header having the same shape as in Example 1 was used. The cross-sectional area obtained by multiplying the width of the joint of the second joint portion by the height was 0.48
(비교예 2)(Comparative Example 2)
제 1 조인트부(도 2(a)의 부호 10b 참조)에 대해서 선단 지름(D1)은 45㎜, 용착 깊이(L1)는 0.7㎜, 용착 폭(W1)은 1.1㎜이며, 제 2 조인트부(도 2(a)의 부호 10a 참조)가 없고, 제 1 수지 저류부(도 2(a)의 부호 12 참조)는 폭 0.6㎜, 높이 0.8㎜이며, 제 2 수지 저류부(도 2(a)의 부호 11 참조)는 폭 0.6㎜, 높이 0.8㎜인 이외에는 실시예 1과 같은 형상의 헤더를 사용해서 실시예 1과 마찬가지로 혈액 처리기를 완성시켰다. 제 1 조인트부의 단면적은 0.493㎟, 제 1 조인트부의 최내주와 헤더의 내주면의 수평 거리는 1.75㎜이었다. 실시예 1과 마찬가지의 내압 테스트를 행한 결과, 5회의 평균 내압 69㎪, 최소 내압 0㎪에서 침투가 보였다.The tip diameter D1 is 45 mm, the welding depth L1 is 0.7 mm and the welding width W1 is 1.1 mm with respect to the first joint portion (see reference numeral 10b in FIG. 2 (a) (See
(비교예 3)(Comparative Example 3)
제 1 수지 저류부(도 2(a)의 부호 12 참조)와 제 2 수지 저류부(도 2(a)의 부호 11 참조)가 없는 이외에는 실시예 1과 같은 형상의 헤더를 사용하여 실시예 1과 마찬가지로 혈액 처리기를 완성시켰다. 제 2 조인트부의 조인트의 폭은 0.4㎜, 제 2 조인트부의 단면적은 0.4㎟, 제 1 조인트의 최내주와 헤더의 내주면의 수평 거리는 1.55㎜, 제 1 조인트부의 단면적은 0.075㎟이었다. 실시예 1과 마찬가지의 내압 테스트를 행한 결과, 5회의 내압 테스트 중 어느 하나에 있어서도 0㎪에서 침투가 보였다. 혈액 처리기를 세로 방향으로 절단했을 때 녹은 수지가 헤더와 본체 케이스 단면 사이에 충만되어 헤더 내주면과 막 고정층 사이에 0.1∼0.2㎜의 간극이 보였다.A header having the same shape as in Example 1 was used except that the first resin storage portion (refer to reference numeral 12 in Fig. 2 (a)) and the second resin storage portion (refer to reference numeral 11 in Fig. 2 The blood processor was completed. The width of the joint of the second joint portion was 0.4 mm, the cross-sectional area of the second joint portion was 0.4
(비교예 4)(Comparative Example 4)
막 고정층의 형성시에 실시예 1과는 다른 형상의 캡을 사용하고, 그 결과, 본체 케이스 단부에 있어서의 직경이 44.2㎜이며 또한 케이스 단부로부터 최대로 7.5㎜ 외측 방향으로 연장되어 있고, 케이스 단부의 내주면 부근도 케이스 단부로부터 외측 방향으로의 돌출량이 0.5㎜ 이상이 되도록 형성된 막 고정층에 대해서 케이스단으로부터 외측 방향으로 0.5㎜의 위치에서 본체 케이스의 축방향과 직교하도록 절단해서 형성한 막 고정층 단면에 헤더 내주면을 압박하도록 본체 케이스와 초음파 용착을 행한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 혈액 처리기를 완성시켰다. 즉, 실시예 1, 2, 비교예 1∼3과 달리 이 비교예 4에서만 초음파 용착을 행할 때 막 고정층의 절단면에 헤더 내주면을 압박하도록 했다. 제 2 조인트부의 조인트의 폭은 0.4㎜, 제 2 조인트부의 단면적은 0.48㎟, 제 1 조인트의 최내주와 헤더의 내주면의 수평 거리는 1.55㎜, 제 1 조인트부의 단면적은 0.125㎟이었다. 이 혈액 처리기에 대해서 실시예 1과 마찬가지의 내압 테스트를 행한 결과, 5회의 내압 테스트 중 어느 하나에 있어서도 0㎪에서 침투가 보였다. 침투된 개소를 세로 방향으로 절단한 결과, 헤더 내주면과 막 고정층 사이에 0.1∼0.3㎜의 간극이 보였다.A cap having a shape different from that of
(비교예 5)(Comparative Example 5)
제 1 조인트부에 대해서 선단 지름(D1)은 55.2㎜, 용착 깊이(L1)는 0.3㎜, 용착 폭(W1)은 0.3㎜인 것 이외에는 실시예 2와 같은 헤더를 사용하여 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 혈액 처리기를 완성시켰다. 제 2 조인트부의 조인트의 폭은 0.4㎜, 제 2 조인트부의 단면적은 0.48㎟, 제 1 조인트의 최내주와 헤더의 내주면의 수평 거리는 1.55㎜, 제 1 조인트부의 단면적은 0.045㎟이었다. 실시예 1과 마찬가지의 내압 테스트를 행한 결과, 5회의 평균 내압 55㎪, 최소 내압 0㎪에서 침투가 보였다. 침투된 개소를 세로 방향으로 절단한 결과, 제 1 조인트부는 뭉개져서 변형되어 있는 것 뿐이며, 실질적으로 헤더와 케이스는 용착되어 있지 않았다.The same header as in Example 2 was used except that the tip diameter D1 of the first joint portion was 55.2 mm, the welding depth L1 was 0.3 mm, and the welding width W1 was 0.3 mm. To complete the blood processor. The width of the joint of the second joint portion was 0.4 mm, the cross-sectional area of the second joint portion was 0.48
(비교예 6)(Comparative Example 6)
폴리프로필렌제의 본체 케이스를 오븐 내에 있어서 온도 50℃에서 30분간 가열하고, 단부 내경을 54.4㎜, 단부 외경을 58.4㎜으로 수축시킨 이외에는 실시예 2와 마찬가지의 방법으로 혈액 처리기를 완성시켰다. 제 2 조인트부의 조인트의 폭은 0.2㎜, 제 2 조인트부의 단면적은 0.24㎟, 제 1 조인트의 최내주와 헤더의 내주면의 수평 거리는 1.55㎜, 제 1 조인트부의 단면적은 0.125㎟이었다. 그러나, 제 2 조인트부에는 부분적으로 기포가 생기고 있어 정상적으로 용착되어 있지 않았다. 실시예 1과 마찬가지의 내압 테스트를 행한 결과, 5회의 평균 내압 48㎪, 최소 내압 10㎪에서 침투가 보였다.A blood treatment apparatus was completed in the same manner as in Example 2 except that the main body case made of polypropylene was heated in an oven at a temperature of 50 占 폚 for 30 minutes to shrink the end inner diameter to 54.4 mm and the end outer diameter to 58.4 mm. The width of the joint of the second joint portion was 0.2 mm, the cross-sectional area of the second joint portion was 0.24
1 : 처리액의 입구 포트 2 : 처리액의 출구 포트
3 : 본체 케이스 4 : 중공사막 다발
4a : 중공사막 5 : 막 고정층
6 : 피처리액의 입구 포트 7 : 피처리액의 출구 포트
8 : 헤더 9 : 헤더
10 : 초음파 용착부 10a : 셰어 조인트의 초음파 용착부
10b : 버트 조인트의 초음파 용착부 11 : 수지 저류부
12 : 수지 저류부 21 : 발진기
22 : 진동자 23 : 혼
24 : 액추에이터 25 : 수용대
26 : 캡 31 :본체 용기
32 : 헤더 33 : 초음파 용착부
34 : 초음파 용착부 35 : 막 고정층
36 : 간극 37 : 환상 탄성체1: Inlet port of treatment liquid 2: Outlet port of treatment liquid
3: Body case 4: Hollow fiber membrane bundle
4a: Hollow fiber membrane 5: Membrane fixing layer
6: inlet port of the liquid to be treated 7: outlet port of the liquid to be treated
8: Header 9: Header
10:
10b: Ultrasonic welded part of butt joint 11: Resin holding part
12: resin reservoir 21: oscillator
22: Oscillator 23: Horn
24: actuator 25:
26: Cap 31: Body container
32: Header 33: Ultrasonic Welding Part
34: ultrasonic welding portion 35: membrane fixing layer
36: gap 37: annular elastic body
Claims (8)
본체 케이스 외주의 측면과 헤더의 내측면을 전체 둘레에 걸쳐 초음파 용착하는 조인트 디자인으로서 셰어 조인트를 사용하고, 본체 케이스의 단면과 헤더의 내측면을 전체 둘레에 걸쳐 초음파 용착하는 조인트 디자인으로서 버트 조인트를 사용하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.A membrane-fixing layer for fixing the hollow fiber membrane bundle to the inner wall of the end portion of the main body case; and an inlet or outlet for introducing the liquid to be adhered to the case opening end, And having a liquid-tight structure by ultrasonic welding in at least two regions over the entire periphery of the header and the main body case,
As a joint design for ultrasonic welding the side surface of the outer periphery of the main body case and the inner side surface of the header over a whole circumference, a sheath joint is used and a butt joint is used for ultrasonic welding the end surface of the main body case and the inner side surface of the header. Wherein the hollow fiber membrane module is a hollow fiber membrane module.
상기 셰어 조인트에 있어서의 조인트의 폭에 높이를 곱함으로써 얻어지는 단면적은 0.3∼0.9㎟인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the cross-sectional area of the hollow fiber membrane module obtained by multiplying the width of the joint in the shear joint by the height is 0.3 to 0.9 mm 2.
상기 셰어 조인트에 있어서의 조인트의 폭에 높이를 곱함으로써 얻어지는 단면적은 0.4∼0.9㎟인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.The method according to claim 1,
Sectional area obtained by multiplying the width of the joint in the shear joint by the height is 0.4 to 0.9 mm < 2 >.
상기 버트 조인트의 최내주와 헤더의 내주면의 수평 방향의 거리는 0.5∼2.0㎜인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
And the horizontal distance between the innermost periphery of the butt joint and the inner periphery of the header is 0.5 to 2.0 mm.
상기 버트 조인트에 있어서의 다이렉터의 폭에 높이의 반분을 곱함으로써 얻어지는 삼각형의 면적은 0.05∼0.35㎟인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein an area of the triangle obtained by multiplying the width of the director in the butt joint by a half of the height is 0.05 to 0.35 mm < 2 >.
버트 조인트의 내주측 및 외주측의 양쪽에 수지 저류부를 갖는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
And the resin reservoir portion is provided on both the inner circumferential side and the outer circumferential side of the butt joint.
본체 케이스 외주의 측면과 헤더의 내측면을 전체 둘레에 걸쳐 셰어 조인트로 초음파 용착하고, 본체 케이스의 단면과 헤더의 내측면을 전체 둘레에 걸쳐 버트 조인트로 초음파 용착하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.A membrane-fixing layer for fixing the hollow fiber membrane bundle to the inner wall of the end portion of the main body case; and an inlet or outlet for introducing the liquid to be adhered to the case opening end, And a method of manufacturing a hollow fiber membrane module in which ultrasonic welding is simultaneously performed in at least two areas extending over the entire periphery of the header and the main body case,
Characterized in that the side face of the outer case of the main body case and the inner side face of the header are ultrasonically welded by a shear joint and the end face of the main body case and the inner side face of the header are ultrasonically welded by the butt joint over the entire circumference. Gt;
절제되지 않는 막 고정층의 단면에 헤더 내측면이 접하고 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.A plurality of hollow fiber membranes made of a polymer for hollow fiber membranes are bundled and inserted into a main body case, a membrane fixing layer cap is attached to the end of the main body case, and then a membrane fixing layer polymer is injected into the main body case end, The bundle is fixed to the main body case, the membrane-fixing layer is partially cut so that both end faces of the hollow fiber membrane bundle are opened outward after the film-fixing layer is solidified, and the main body case and the header A hollow fiber membrane module manufactured by simultaneously ultrasonic welding in at least two areas,
Characterized in that the inner surface of the header is in contact with the end face of the membrane-immobilized layer which is not cut off.
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